3D觸摸技術(shù)將實現(xiàn)遠程醫(yī)療

2013-08-21 16:17 來源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:洛小辰

傳來一個朋友虛擬參加生日宴會,或傳輸一種新產(chǎn)品給遠方的消費者試用,這聽起來實在很匪夷所思。但據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道,一項名為“浸沒”(Immersence)的研究,在歐盟第六框架計劃未來與新興技術(shù)(FET)前瞻項目的支持下,正在把這一設想變成現(xiàn)實。

這項技術(shù)成功地整合對真實世界的感知和虛擬世界里的印象,另外理療師經(jīng)過訓練就能用它來做遠程治療,工業(yè)設計師可以在互聯(lián)網(wǎng)上遠程傳輸可觸摸的數(shù)字實體模型等。

感覺被模擬得越多,我們在虛擬現(xiàn)實中就沉浸得越深。德國慕尼黑工業(yè)大學的安德烈斯·斯韋恩博格說,更多的感知會帶來更多的互動,身臨其境的感覺就越強烈,就越會“浸沒”在虛擬現(xiàn)實里。

為三維景物裝上觸摸手臂

最近幾年,視聽模擬越來越逼真,而觸覺領(lǐng)域卻一直拖了后腿。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院(ETH)計算機視覺研究室的科學家接受了“浸沒”中一個子項目,把視覺與觸覺結(jié)合起來,處理人和虛擬目標之間的互動,實現(xiàn)遠程觸摸物體。

馬賽厄斯·哈德和研究室其他人員首先給真實物體制作出一個虛擬副本,該副本可以被觸摸,甚至在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸。

他們使用了一個柔軟的玩具青蛙,記錄下它的3D掃描圖像,同時用一種觸覺設備——傳感手臂來感知它,并把視覺和觸覺印象連接起來。傳感手臂裝有壓力、速度和滑動傳感元件,能從任何方向移動,收集外形、堅固性等方面信息。經(jīng)過測量、計算,一個虛擬青蛙就在計算機里產(chǎn)生了。為增強真實感覺,他們還給虛擬青蛙設計了一種真實環(huán)境,讓其“爬”在使用者面前的桌子上。

虛擬青蛙還可以拷貝副本,通過互聯(lián)網(wǎng)傳給其他人。為了讓別人也能看到和感覺到這只青蛙,研究人員專門給虛擬物體設計出一種帶有監(jiān)控器的數(shù)據(jù)目鏡和一個帶有小馬達的傳感器。虛擬青蛙和傳感器接觸時發(fā)出信號,計算機程序就通過計算,模擬物體接觸時的阻礙抵抗,對使用者的運動產(chǎn)生相應的阻礙作用,使他感覺好像摸到了青蛙,而實際上,他只是在觸摸空氣。

早期對虛擬目標的模擬,很大程度上取決于研究人員的假設,而ETH開發(fā)的工具更多地基于測量數(shù)據(jù)。哈德解釋說,這種方法可看作是攝像技術(shù)的延伸,對那些很難用模型描述的復雜物體更具有優(yōu)勢。

“浸沒”虛擬中與阿凡達共舞

德國慕尼黑工業(yè)大學也是“浸沒”項目的研究機構(gòu),在安德烈斯·斯韋恩博格領(lǐng)導下,9個大學和研究機構(gòu)共同開發(fā)VR(虛擬現(xiàn)實)目標和特征觸覺技術(shù)。他們開發(fā)了觸覺與多模型界面,利用信號過程技術(shù)和實時地把現(xiàn)實目標生成虛擬物體,能讓人們和虛擬舞伴共同跳舞。

研究人員使用了一個移動機器人平臺,輸入記錄了壓力、平衡和真人舞蹈運動的程序,再給一個現(xiàn)實人加上兩條手臂作為舞伴,戴上虛擬目鏡,這個人就能看到一個異性舞伴,舉起機器人的手臂就能和她共舞。在虛擬環(huán)境中,機器人由計算機操作,作為另一個人的“阿凡達”(化身)。

這些研究還有助于開發(fā)認知機器人,和人類更好地互動。

現(xiàn)實里觸覺技術(shù)讓真假互動

現(xiàn)在我們可能觸摸一個虛擬物體,但還不能抓住它。要有“抓”的感覺,需要一種專門的感覺手套,戴上這種手套,使用者既能觸摸真實物體,也能觸摸虛擬物體。ETH正在研制這種手套,哈德相信,這種手套在未來20年就可像互聯(lián)網(wǎng)一樣得到廣泛使用。

法國埃里夫大學也在研究如何給兩個人裝上傳感器,讓他們在虛擬中共同搬運一個重箱子。斯韋恩博格說,在現(xiàn)實中,這是一個合作過程,但在機器人界面必須設計出一套程序,并非是一個人主導而另一個跟隨那么簡單。

瑞士ETH計算機視覺研究室已開發(fā)了一種乒乓球游戲,現(xiàn)實里只有球拍操縱桿,兩個玩家就能互相擊打虛擬乒乓球。他們的下一個項目名為“光束”,打算開發(fā)出一種遠距離傳輸方法來傳輸虛擬人。哈德說,這將使得人們參加遠程會議成為可能,而無需本人親自到場,有助于節(jié)省時間和差旅費。這比現(xiàn)在的視頻會議更加徹底,感覺就像跟其他參會者坐在一起,還能和其他參會者互動。

傳感器 觸摸屏 遠程醫(yī)療 監(jiān)護設備 監(jiān)控器 觸摸技術(shù)

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